(57)【要約】【課題】  被測定物を繰返し測定する際の測定時間を大幅に削減し、高精度に立体形状データを合成でき、かつ、２回目の被測定物の測定時間を大幅に短縮することができる３次元測定機を提供すること。【解決手段】  ＣＣＤカメラ１の焦点を合わせるための自動昇降と位置認識が可能な昇降装置２と、被測定物の撮影姿勢を決めるための姿勢を変化させ、撮影姿勢の認識が可能な測定治具５〜１０と、ＣＣＤカメラ１の焦点、撮影条件と測定治具の姿勢を記憶、再現させることが可能なコンピュータ１３を備えている。【選択図】  図１
2005300169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物をＣＣＤカメラで撮影し、撮影した画像データに基づき被測定物の立体形状をデータ化する３次元測定機において、ＣＣＤカメラの焦点を合わせるため、ＣＣＤカメラをの自動昇降させ、位置認識が可能な昇降装置と、被測定物の撮影姿勢を変化させ、被測定物の撮影姿勢の認識が可能な測定治具と、ＣＣＤカメラの焦点、撮影条件と測定治具の撮影姿勢を記憶する記憶装置と、前記記憶を再現させる再現装置を備えたことを特徴とする３次元測定機。
【請求項２】
請求項１記載の測定治具は、被測定物が取り付けられ、位置決め基準を備えたターンテーブルと、ターンテーブルを傾斜する角度調整装置と、ターンテーブルをＸ−Ｙ方向に移動するスライド装置であることを特徴とする請求項１記載の３次元測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を測定する３次元測定機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品を測定する3 次元測定機として、ターンテーブル上に被測定物をセットし、被測定部品にマーキングをし、ＣＣＤカメラにて撮影し、そのデータで被測定物の主体形状データを合成するようにしたものは公知である。（特許文献１参照）
図２は、前記特許文献1 に記載された従来の3 次元測定機を示すものである。
【０００３】
図２において、ＣＣＤカメラ２１は、被測定物であるワーク２６を撮影し、立体形状データに変換するものである。被測定ワーク２６はターンテーブル２５にセットされており、光源２７ａ、２７ｂを備えた光源手段２７にて、被測定ワーク２６にスポットＳ１、 Ｓ２を当て、これをマーキングの代わりに使用し、ＣＣＤカメラ２１で被測定ワーク２６の撮影と、撮影したデータを立体形状データにデータ変換し、立体形状データの合成を繰り返すことで、被測定ワーク２６の全体の立体形状データを完成させるものである。
【０００４】
なお、図において、２２は投光窓、２３は受光窓、２４はディスプレイ、２８はコンピュータ、２９はディスプレイ、３０は記録媒体で、ＣＣＤカメラ２１とコンピュータ２８でモデリングシステム３１を構成する。
【特許文献１】特開２００２−３１５１３号公報（第１−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の３次元測定機では、被測定物が穴を有する場合や、複雑な形状の場合には、被測定物の全体形状が撮影できないという問題を有している。これを補うために、撮影できなかった部分を被測定物の姿勢や撮影する角度を変える追加撮影を行い、立体形状データを完成させることが必要である上に、同じ形状の被測定物を繰り返し測定する場合にも、同じ作業を繰り返し行う必要があり、被測定物の測定に多大な時間を要するという課題があった。
【０００６】
次に、立体形状データの合成精度面にも課題を有している。つまり、光源による被測定物へのマーキングは、スポットの照射されている部分とされていない部分の明暗がはっきりしておらず、ＣＣＤカメラで被測定物を撮影し立体形状データに変換する際に寸法誤差が発生し、立体形状データを合成する際の位置決めに使用すると精度劣化が発生する。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、作業者が決めた撮影姿勢と撮影条件を登録し、同じ形状のワークを測定する際に、同じ条件を再現させ、自動で測定することができると同時に、立体形状データの合成精度の劣化を防ぐことができる３次元測定機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の３次元測定機は、ＣＣＤカメラの焦点を合わせるため、ＣＣＤカメラを自動昇降させ、位置認識が可能な昇降装置と、被測定物の撮影姿勢を変化させ、被測定物の撮影姿勢の認識が可能な測定治具と、ＣＣＤカメラの焦点、撮影条件と測定治具の撮影姿勢を記憶する記憶装置と、前記記憶を再現させる再現装置を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、測定治具は、被測定物が取り付けられ、位置決め基準を備えたターンテーブルと、ターンテーブルを傾斜する角度調整装置と、ターンテーブルをＸ−Ｙ方向に移動するスライド装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明の３次元測定機によれば、ＣＣＤカメラを自動昇降させ、位置認識が可能な昇降装置と、被測定物の撮影姿勢を変化させ、被測定物の撮影姿勢の認識が可能な測定治具を設け、ＣＣＤカメラの焦点、撮影条件と測定治具の撮影姿勢を記憶し、前記記憶を再現させるようにしたことで、作業者が設定した撮影姿勢、測定条件を自動で繰り返し行うことができ、同一形状の測定物を複数回測定する際の測定時間を大幅に短縮することができる。また、測定治具は、被測定物が取り付けられ、位置決め基準を備えたターンテーブルと、ターンテーブルを傾斜する角度調整装置と、Ｘ−Ｙ方向に移動するスライド装置を備えたものであるため、被測定物を測定する際の寸法誤差の発生を防ぐことができ、かつ、立体形状データを高精度で合成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１における3 次元測定機の概観図である。
【００１３】
図１において、１はＣＣＤカメラ、２はＣＣＤカメラの昇降装置、３は架台、４は被測定物、５は被測定物４が取り付けられる円形のターンテーブル、６はターンテーブル５上に被測定物４を中心にしてその周囲に一定間隔で立設された位置決め基準である。位置決め基準６は図１拡大図で示すように、先端の基準指示部は球形状となっている。７はスライド装置１０ａ上に取設され、傾斜装置８が設置される取着板、８はターンテーブル５の下部に取設され、前記取着板７に設けた球面切欠孔に嵌合する球形の回転体からなる傾斜装置、９ａ、９ｂは取着板７に設置され、傾斜装置８に設けたピニオン１２ａ、１２ｂと噛合するラック１１ａ、１１ｂを備えた角度調整装置、１０ａ、１０ｂは取着板７の下部に設けられ、取着板７をＸ、Ｙ方向に移動するスライド装置、１１ａ、１１ｂは前記ピニオン１２ａ、１２ｂと噛合するラック、１２ａ、１２ｂは傾斜装置８の球面上に設けられ、ターンテーブル５の取着部から下方に向けて一定の広がりを保って設けられたラックである。前記ピニオン１１ａ、１１ｂはラック１２ａ、１２と噛合し、傾斜装置８を所望角度で回転することで、ターンテーブル５を所望角度傾斜する。なお、ピニオン１１ａ、１１ｂは傾斜装置８の回転に追従し、ラック１２ａ、１２ｂとの噛合状態を維持するため、角度調整装置９ａ、９ｂに対して進退し、前記ラック１２ａ、１２ｂに対する噛合位置を自動調整する。１３はコンピュータ、１４はディスプレイである。ＣＣＤカメラ１、昇降装置２、ターンテーブル５、角度調整装置９ａ、９ｂ、スライド装置１０ａ、１０ｂはいずれもコンピュータ１３により制御される。
【００１４】
上記した通り、ＣＣＤカメラ１は被測定物４を撮影し、立体形状データに変換するものであり、ＣＣＤカメラ昇降装置２に固定され、昇降装置２はパソコンにより制御され、撮影焦点を合わせるための自動昇降と位置認識が可能である。
【００１５】
ＣＣＤカメラ昇降装置２は架台３に固定してある。
【００１６】
被測定物４はターンテーブル５にセットしてあり、ターンテーブル５には立体形状データを精度良く合成するため、複数本好ましくは４本の位置決め基準６が設置されている。
【００１７】
ターンテーブル５の下部には、傾斜装置８を介してターンテーブル５を傾斜させる角度調整装置９ａ、９ｂが設けられており、ターンテーブル５を任意の角度に傾けることが可能になっている。取着板７の下部には、スライド装置１０ａ、１０ｂが設けられており、ターンテーブル５をＸ−Ｙ方向に平行移動させる。タンテーブル５は角度調整装置９ａ、９ｂにより、全方位に任意の角度で傾斜でき、スライド装置１０ａ、１０ｂにより、Ｘ−Ｙ方向に移動可能で、被撮影物４の撮影姿勢を任意に変更することができる。コンピュータ１３はＣＣＤカメラ１の撮影条件、ＣＣＤカメラ昇降装置２の位置制御、ターンテーブル５の回転制御、角度調整装置９ａ、９ｂ、スライド装置１０ａ、１０ｂの位置制御を行うものである。
【００１８】
次に、図１の３次元測定器にて測定を行う手順を説明する。被測定物であるワーク４をターンテーブル５にセットする。続いてワーク４を撮影する姿勢を決定する作業を行うが、ターンテーブル５を回転させただけでは、ワーク４の全形状と位置決め基準６を複数点撮影することは困難である。位置決め基準６を複数点撮影すると同時に、ワーク４の全形状を撮影するのに適した姿勢にするために、ＣＣＤカメラ昇降装置２、ターンテーブル５、角度調整装置９ａ、９ｂ、スライド装置１０ａ、１０ｂを移動させ、最後に撮影条件を決定し撮影を実施する。その際にワーク４の撮影姿勢とＣＣＤカメラ１の焦点、撮影条件をコンピュータ１３に記憶させる。
【００１９】
１回の撮影ではワークの全体の立体形状データを作成することはできないので、１回目に撮影できなかった部分を撮影する為に再度姿勢を変え撮影を行う。
【００２０】
この際に位置決め基準６を３個所以上同時に撮影することで、データを精度良く合成することが可能になる。
【００２１】
なお、本実施の形態において、位置決め基準６は球形状をしており、立体形状データを合成する上で位置あわせの役目をする。位置決め基準の形状としては、球形状に代えて円錐形としてもよい。
【００２２】
２回目の撮影が終了すると１回目と同様に、ワーク４の撮影姿勢とＣＣＤカメラの焦点、撮影条件をコンピュータ１３に記憶させる。
【００２３】
２回目で撮影できなかった部分を３回目、４回目の撮影を行い、撮影したデータの合成を繰り返し実施し、ワーク４の全体形状データを完成させる。
【００２４】
続いて、上記で撮影した形状のワークと同じ形状のワークを測定する際の手順を説明する。まず、ワーク４をターンテーブル５に最初に撮影したワークの測定を実施した位置と同位置に取り付ける。
【００２５】
次に、コンピュータ１３にて、最初のワークの撮影での撮影姿勢とＣＣＤカメラ１の撮影条件を復元させるために、ＣＣＤカメラ昇降装置２、ターンテーブル５、角度調整装置９ａ、９ｂ、スライド装置１０ａ、１０ｂを移動させ、最初のワークと同じ撮影姿勢、撮影条件で撮影を自動的に実施する。２回目以降の撮影も最初のワークの撮影姿勢と撮影条件を自動的に復元し撮影する。本実施の形態によると、測定者が１回目に撮影した条件を自動で再現することが可能になり同一条件での測定が可能になると同時に、２回目以降の測定時間を大幅に短縮することができる。
【００２６】
上記実施の形態において、ターンテーブルの傾斜手段として、傾斜装置８、角度調整装置９ａ、９ｂ、ラック１１ａ、１１ｂ、ピニオン１２ａ、１２ｂからなる装置を用いたが、ターンテーブルを全方位に傾斜できる手段であればよく、上記装置に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の３次元測定機は、作業者が設定した撮影姿勢、測定条件を自動で繰り返し行うことができるので、同一形状の測定物を複数回測定する際の測定時間を短縮することができ、量産品の抜き取り検査等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の３次元測定機の外観図
【図２】従来の３次元測定機の外観図
【符号の説明】
【００２９】
１    ＣＣＤカメラ
２    昇降装置
３    架台
４    被測定物
５    ターンテーブル
６    位置決め基準
７    取着板
８    傾斜装置
９ａ、９ｂ    角度調整装置
１０ａ、１０ｂ    スライド装置
１１ａ、１１ｂ    ラック
１２ａ、１２ｂ    ピニオン
１３    コンピュータ
１４    ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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